第七章区间隧道施工

1、1第七章第七章区间隧道施工区间隧道施工区间隧道特征区间隧道特征1）断面形状：）断面形状：矩形断面、拱形断面、圆形断面矩形断面、拱形断面、圆形断面2）线路组成：）线路组成：直线和曲线；直线和曲线；3）防杂散电流腐蚀：）防杂散电流腐蚀：对主体结构钢筋及金属管线对主体结构钢筋及金属管线结构；结构；4）环境要求：）环境要求：降低噪声和减少振动；降低噪声和减少振动；5）限界要求：）限界要求：车辆限界、设备限界和建筑限界车辆限界、设备限界和建筑限界6）防水要求：）防水要求：不得有线流和漏泥沙。不得有线流和漏泥沙。施工方法施工方法地铁区间施工方法：地铁区间施工方法：1）明挖施工法；）明挖施工法；2）盖挖施工

2、法；）盖挖施工法；3）暗挖施工法（包括矿山法、盾构法、掘进机法）暗挖施工法（包括矿山法、盾构法、掘进机法、顶管法、新奥法、沉管法）；、顶管法、新奥法、沉管法）；4）混合法。）混合法。第一节第一节 盾构法盾构法盾构隧道开挖优点：盾构隧道开挖优点：1）大部分施工作业均在地下进行，对环境影响小）大部分施工作业均在地下进行，对环境影响小；2）土方量较少；）土方量较少；3）盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进）盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施工易于管理，施工速度快，施工人员少；行，施工易于管理，施工速度快，施工人员少；4）施工不受气候影响。）施工不受气候影响。1.1 盾构的发展历程盾构

3、的发展历程1.国外盾构施工技术发展概述：国外盾构施工技术发展概述： 1）人工开挖盾构的发明；）人工开挖盾构的发明； 2）机械化盾构的问世；）机械化盾构的问世； 3）削土密封式压力平衡盾构的出现；）削土密封式压力平衡盾构的出现； 4）盾构技术的新发展；）盾构技术的新发展；2.中国盾构施工技术发展简述：中国盾构施工技术发展简述：3.盾构法隧道技术现状：盾构法隧道技术现状：1.2 盾构的外形盾构的外形1）盾构的外形；）盾构的外形；2）制造盾构的材料；）制造盾构的材料；3）盾构的基本构造：）盾构的基本构造：外壳（包括切口、支承、盾外壳（包括切口、支承、盾尾、尾封）、中折装置、推进机构、挡土机构、掘尾、

4、尾封）、中折装置、推进机构、挡土机构、掘削机构、排土机构削机构、排土机构。土压平衡盾构机土压平衡盾构机6.14m土压平衡盾构土压平衡盾构盾构设备主要组成部分示意图盾构设备主要组成部分示意图134576891011121314215土压平衡盾构机土压平衡盾构机直径直径6190mm；主机长度主机长度8100mm；整机全长整机全长57m；铰接铰接;推进千斤顶推进千斤顶:16对对;推进速度推进速度:08mm/min;螺旋输送机直径螺旋输送机直径700mm.土压平衡盾构机后备台车土压平衡盾构机后备台车1.3 盾构的分类盾构的分类1）按挖掘土体的方式分类：）按挖掘土体的方式分类：手掘式盾构、半机械手掘式盾

5、构、半机械式盾构、机械式盾构式盾构、机械式盾构；2）按掘削面的挡土形式分类：）按掘削面的挡土形式分类：开放式、部分开放开放式、部分开放式、封闭式式、封闭式；3）按加压稳定掘削面的形式分类：）按加压稳定掘削面的形式分类：压气式、泥水压气式、泥水加压式、削土加压式、加水式、泥浆式、加泥式加压式、削土加压式、加水式、泥浆式、加泥式；1.3 盾构的分类盾构的分类4）组合分类法：）组合分类法：封闭型、开放型封闭型、开放型；5）按盾构切削面形状分类：）按盾构切削面形状分类：圆形和非圆形圆形和非圆形；6）按盾构机的尺寸大小分类：）按盾构机的尺寸大小分类：超小型、小型、中超小型、小型、中型、大型、特大型、超特

6、大型型、大型、特大型、超特大型；7）按适用土分类：）按适用土分类：软土盾构、硬岩盾构及复合盾软土盾构、硬岩盾构及复合盾构构。1.4 盾构的选型盾构的选型1）盾构选型的原则：）盾构选型的原则：“安全适应性、技术先进性安全适应性、技术先进性、经济性、经济性”。2）盾构选型的依据：工程地质、水文地质条件；）盾构选型的依据：工程地质、水文地质条件；隧道长度、隧道平纵断面及横断面形状和尺寸等设隧道长度、隧道平纵断面及横断面形状和尺寸等设计参数；周围环境条件；隧道施工工程筹划及节点计参数；周围环境条件；隧道施工工程筹划及节点工期要求；宜用的辅助工法；技术经济比较。工期要求；宜用的辅助工法；技术经济比较。3

7、）盾构选型的主要步骤：）盾构选型的主要步骤：1.4 盾构的选型盾构的选型4）盾构选型的主要方法：）盾构选型的主要方法：a、根据地层的渗透系数减小选型；、根据地层的渗透系数减小选型；b、根据地层的颗粒级配进行选型；、根据地层的颗粒级配进行选型；c、根据地下水压进行选型；、根据地下水压进行选型；d、盾构选型时必须考虑的特殊因素、盾构选型时必须考虑的特殊因素:环保因素、工环保因素、工程地质因素、安全因素程地质因素、安全因素。1.4 盾构的选型盾构的选型5）盾构形式的选择：）盾构形式的选择：a、土压平衡盾构：主要适用于粉土、粉质粘土、土压平衡盾构：主要适用于粉土、粉质粘土、淤泥质粉土、粉砂层等粘稠土壤

8、的施工。淤泥质粉土、粉砂层等粘稠土壤的施工。b、泥水盾构：比较适合于河底、江底等高水压条、泥水盾构：比较适合于河底、江底等高水压条件下的隧道施工。件下的隧道施工。c、其他盾构。、其他盾构。泥水盾构设备处于始发状态的盾构机盾构竖井 盾构机始发盾构机始发 盾构机始发台盾构机始发台盾构机反力台盾构机反力台入口的垫衬排泥桨泵排泥桨泵送泥浆泵送泥浆泵送泥浆管送泥浆管破碎机破碎机阀门阀门1.5 刀盘结构形式和驱动方式的选择刀盘结构形式和驱动方式的选择1）刀盘的主要功能：）刀盘的主要功能：开挖功能、稳定功能、搅拌开挖功能、稳定功能、搅拌功能功能；2）刀盘的结构形式：）刀盘的结构形式：面板式和辐条式面板式和辐

9、条式；3）刀具的种类：）刀具的种类：滚刀（齿形和盘形）、先行刀、滚刀（齿形和盘形）、先行刀、周边刮刀、仿形刀周边刮刀、仿形刀；4）刀盘驱动形式的选择：一是变频电动驱动；二）刀盘驱动形式的选择：一是变频电动驱动；二是液压驱动；三是定速电动驱动。是液压驱动；三是定速电动驱动。1.6 主要技术参数的计算主要技术参数的计算1）盾构外径；）盾构外径；2）刀盘开挖直径；）刀盘开挖直径；3）盾壳长度；）盾壳长度；4）盾构重量；）盾构重量；5）盾构推力：盾构推进时的周边反力，刀盘面板的推进阻）盾构推力：盾构推进时的周边反力，刀盘面板的推进阻力，管片与盾尾间的摩擦阻力，切口环贯入地层的贯入阻力力，管片与盾尾间的

10、摩擦阻力，切口环贯入地层的贯入阻力，转向阻力，牵引后配套拖车的牵引阻力；，转向阻力，牵引后配套拖车的牵引阻力；6）主驱动功率；）主驱动功率；7）推进系统效率。）推进系统效率。1.7 盾构法施工基本原理盾构法施工基本原理1）土压平衡盾构工作原理；）土压平衡盾构工作原理；2）泥水平衡盾构工作原理；）泥水平衡盾构工作原理；1.8 盾构法施工程序盾构法施工程序1）建造盾构工作井；）建造盾构工作井；2）盾构机安装就位；）盾构机安装就位；3）出洞口土体加固处理；）出洞口土体加固处理；4）初推段盾构掘进施工（初始掘进）；）初推段盾构掘进施工（初始掘进）；5）隧道正常连续掘进施工；）隧道正常连续掘进施工；6）

11、盾构接收井栋口的土体加固处理；）盾构接收井栋口的土体加固处理；7）盾构进入接收井解析吊出。）盾构进入接收井解析吊出。1.9 盾构法施工准备盾构法施工准备1）基本要求：）基本要求：2）前期调查；）前期调查；3）技术准备；）技术准备；4）设备、设施准备；）设备、设施准备；5）作业准备：工作竖井施工、工作竖井洞口外土）作业准备：工作竖井施工、工作竖井洞口外土体加固和洞圈密封、土压平衡盾构施工准备。体加固和洞圈密封、土压平衡盾构施工准备。1.10 盾构法的始发与接收盾构法的始发与接收1）洞口土体加固技术：洞口土体加固必要性、洞）洞口土体加固技术：洞口土体加固必要性、洞口土体加固目的、确定加固方案的方法

12、、加固方法口土体加固目的、确定加固方案的方法、加固方法（注浆法、高压喷射搅拌法、冻结工法）；（注浆法、高压喷射搅拌法、冻结工法）；2）盾构始发施工技术：盾构始发特点、始发段长）盾构始发施工技术：盾构始发特点、始发段长度的确定、始发主要技术要点；度的确定、始发主要技术要点；3）盾构接收施工技术要点：）盾构接收施工技术要点：4）钢套筒接收、土中接收、箱体接收；）钢套筒接收、土中接收、箱体接收；1.10 盾构法的始发与接收盾构法的始发与接收5）始发常见问题处理简介：加固效果不好、开洞）始发常见问题处理简介：加固效果不好、开洞门时失稳、始发后盾构机门时失稳、始发后盾构机“叩头叩头”、密封效果不好、密封

13、效果不好、盾尾失圆、支撑系统失稳、地面沉降较大。、盾尾失圆、支撑系统失稳、地面沉降较大。1.10 盾构法的始发与接收盾构法的始发与接收1.11 盾构掘进盾构掘进1）盾构掘进终止；）盾构掘进终止；2）特殊地段及发展电子条件施工：）特殊地段及发展电子条件施工：a、浅覆土层施工；、浅覆土层施工；b、小半径曲线施工；、小半径曲线施工；c、地下管线段施工；、地下管线段施工；d、地下障碍物处理；、地下障碍物处理；1.11 盾构掘进盾构掘进e、穿越建（构）筑物施工、砂性地层中盾构推进、穿越建（构）筑物施工、砂性地层中盾构推进：开挖面失稳；盾构推进时周围土体发生液化导致：开挖面失稳；盾构推进时周围土体发生液化

14、导致土体沉降；密封舱内砂土积聚，切削推进困难；舱土体沉降；密封舱内砂土积聚，切削推进困难；舱内泥砂内泥砂“结饼结饼”；排土口喷涌，污染盾构作业面。；排土口喷涌，污染盾构作业面。1.12 管片拼装管片拼装1）管片选型的原则：管片选型要适合隧道设计线）管片选型的原则：管片选型要适合隧道设计线路，管片选型要适应盾构机姿态；路，管片选型要适应盾构机姿态；2）管片选型：管片的拼装点位，根据盾尾间隙进）管片选型：管片的拼装点位，根据盾尾间隙进行管片选型，根据油缸行程差进行管片选型，盾构行管片选型，根据油缸行程差进行管片选型，盾构间隙与油缸行程之间的关系；间隙与油缸行程之间的关系；3）影响管片选型的其他因素

15、：铰接油缸行程的差）影响管片选型的其他因素：铰接油缸行程的差值，盾构机掘进；值，盾构机掘进；4）管片拼装：）管片拼装：管片放置场管片放置场（坑内坑内）管片搬运台车管片搬运台车1.12 管片拼装管片拼装1.13 盾构同步注浆盾构同步注浆1）同步注浆原理：）同步注浆原理：2）同步注浆的目的：）同步注浆的目的：3）同步注浆系统：）同步注浆系统：4）注浆材料：良好的和易性，适当的初凝时间，）注浆材料：良好的和易性，适当的初凝时间，较高的早期强度，收缩率要小。较高的早期强度，收缩率要小。5）配套设备：拌浆设备、输浆设备、泵送设备、）配套设备：拌浆设备、输浆设备、泵送设备、电气控制设备。电气控制设备。1.

16、13 盾构同步注浆盾构同步注浆6）注浆参数控制：注浆压力、注浆量、注浆速度）注浆参数控制：注浆压力、注浆量、注浆速度。7）注浆工艺：盾构始发段同步注浆，盾构掘进正）注浆工艺：盾构始发段同步注浆，盾构掘进正常段同步注浆，盾构掘进小半径曲线段同步注浆，常段同步注浆，盾构掘进小半径曲线段同步注浆，盾构掘进浅覆土段同步注浆，盾构掘进大坡度段同盾构掘进浅覆土段同步注浆，盾构掘进大坡度段同步注浆，盾构穿越建筑物及重要管线同步注浆，盾步注浆，盾构穿越建筑物及重要管线同步注浆，盾构掘进进洞段同步注浆，壁后二次注浆。构掘进进洞段同步注浆，壁后二次注浆。1.13 盾构同步注浆盾构同步注浆8）同步注浆常见问题及解决

17、措施：浆液质量不符）同步注浆常见问题及解决措施：浆液质量不符合质量标准，沿隧道轴线地层变形量大，单液注浆合质量标准，沿隧道轴线地层变形量大，单液注浆浆管堵塞，双液浆管堵塞。浆管堵塞，双液浆管堵塞。1.13 盾构同步注浆盾构同步注浆2.1 浅埋暗挖法的定义与原理浅埋暗挖法的定义与原理矿山法矿山法 深埋于坚硬岩体中的区间隧道，采用传统钻爆法深埋于坚硬岩体中的区间隧道，采用传统钻爆法或悬臂式和门架式多臂凿岩车钻眼爆破，使用人工或悬臂式和门架式多臂凿岩车钻眼爆破，使用人工或装渣机出渣，大型自卸柴油车运输的开挖方法。或装渣机出渣，大型自卸柴油车运输的开挖方法。又称钻爆法。又称钻爆法。a.基本工序：钻孔装

18、药放炮散烟出渣支护基本工序：钻孔装药放炮散烟出渣支护衬砌。衬砌。b.辅助工序：测量放线通风排水监测等。辅助工序：测量放线通风排水监测等。第二节第二节 浅埋暗挖法浅埋暗挖法2.1 浅埋暗挖法的定义与原理浅埋暗挖法的定义与原理2.2 基本要求基本要求2.3 单跨隧道浅埋暗挖方法单跨隧道浅埋暗挖方法2.4 浅埋暗挖法常用的配套技术浅埋暗挖法常用的配套技术2.5 喷射混凝土喷射混凝土2.6 钢支撑与钢筋网钢支撑与钢筋网2.7 防水工程防水工程2.8 二次衬砌及混凝土结构二次衬砌及混凝土结构2.1 浅埋暗挖法的定义与原理浅埋暗挖法的定义与原理2. 特点：浅埋暗挖法不允许带水作业，要求开挖面特点：浅埋暗挖

19、法不允许带水作业，要求开挖面具有一定的自立性和稳定性，必须辅之与其他配套具有一定的自立性和稳定性，必须辅之与其他配套技术（如地层加固、降水等），并注重施工方法的技术（如地层加固、降水等），并注重施工方法的选择。选择。3.与与“新奥法新奥法”的关系：的关系：4.与明（盖）挖及盾构的关系：与明（盖）挖及盾构的关系：2.2 基本要求基本要求原则：原则：“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测闭、勤量测”2.3 单跨隧道浅埋暗挖方法单跨隧道浅埋暗挖方法1）全断面开挖法：适用于较好围岩，施工速度快）全断面开挖法：适用于较好围岩，施工速度快、工序少；、工序少；2

20、.3 单跨隧道浅埋暗挖方法单跨隧道浅埋暗挖方法2）台阶法：）台阶法：a、台阶分类（长台阶、中台阶、短台阶、微台阶、台阶分类（长台阶、中台阶、短台阶、微台阶）；）；b、辅助施工方法：环状开挖留核心土并设锁脚锚、辅助施工方法：环状开挖留核心土并设锁脚锚管，初次支护背后注浆，减少围岩的收敛和拱顶的管，初次支护背后注浆，减少围岩的收敛和拱顶的下沉。下沉。台阶法：台阶法：CD法和法和CRD法（中隔墙法和交叉中隔墙法）法（中隔墙法和交叉中隔墙法）1 1）中隔墙法也称中隔墙法也称CDCD工法，主要适用于地层较差和工法，主要适用于地层较差和不稳定岩体，且地面沉降要求严格的地下工程施工不稳定岩体，且地面沉降要求

21、严格的地下工程施工。当。当CDCD工法仍不能满足要求时，可在工法仍不能满足要求时，可在CDCD工法的基础工法的基础上加设临时仰拱，即所谓的交叉中隔墙法（也称上加设临时仰拱，即所谓的交叉中隔墙法（也称CRDCRD工法）。工法）。2 2）CDCD法和法和CRDCRD法以台阶法为基础，将隧道断面从法以台阶法为基础，将隧道断面从中间分成中间分成4 46 6个部分，使上下台阶左右各分成个部分，使上下台阶左右各分成2 23 3个部分，每一部分开挖并支护后形成独立的闭合单个部分，每一部分开挖并支护后形成独立的闭合单元元CD法和法和CRD法（中隔墙法和交叉中隔墙法）法（中隔墙法和交叉中隔墙法）大断面暗挖方法大

22、断面暗挖方法大断面暗挖主要集中在地铁车站及渡线段。主要工大断面暗挖主要集中在地铁车站及渡线段。主要工法为：法为：1）洞柱法（）洞柱法（PBA法）；法）；2）中洞法；）中洞法；3）侧洞法等。）侧洞法等。洞柱法（洞柱法（PBA法）法）中洞法中洞法侧洞法侧洞法双侧壁导坑法双侧壁导坑法双侧壁导洞法以台阶法为基础，将隧道断面分成双双侧壁导洞法以台阶法为基础，将隧道断面分成双侧壁导洞和上、下台阶侧壁导洞和上、下台阶4部分，将大跨度分成部分，将大跨度分成3个小个小跨度进行作业，其双侧壁导洞尺寸以满足机械设备跨度进行作业，其双侧壁导洞尺寸以满足机械设备和施工条件为主确定。和施工条件为主确定。2.4 浅埋暗挖法

23、常用的配套技术浅埋暗挖法常用的配套技术1）超前小钢管棚；）超前小钢管棚；2）大管棚；）大管棚；3）小导管注浆：）小导管注浆：4）水平旋喷法：）水平旋喷法：5）地表降水及洞内水处理方法：）地表降水及洞内水处理方法：6）冻结法：）冻结法：7）深孔注浆）深孔注浆2.5 喷射混凝土喷射混凝土1）施工机具选择；）施工机具选择；2）喷射混凝土施工：）喷射混凝土施工：3）喷层厚度和强度；）喷层厚度和强度；4）回弹量控制：）回弹量控制：5）配合比及外加剂：）配合比及外加剂：2.6 钢支撑与钢筋网钢支撑与钢筋网1）钢支撑：钢支撑的选材与制作；钢支撑的运输）钢支撑：钢支撑的选材与制作；钢支撑的运输与安装；与安装；

24、2）钢筋网：选材、制作、安装。）钢筋网：选材、制作、安装。2.7 防水工程防水工程1）水泥砂浆防水层）水泥砂浆防水层2）防水混凝土结构）防水混凝土结构3）变形缝（或沉降缝）变形缝（或沉降缝）4）细部处理）细部处理2.8 二次衬砌及混凝土结构二次衬砌及混凝土结构1）模板：足够的强度、刚度和稳定性，且接缝严）模板：足够的强度、刚度和稳定性，且接缝严密、不得漏浆；密、不得漏浆；2）二次衬砌：）二次衬砌：3）二次衬砌的浇筑：）二次衬砌的浇筑：4）施工缝的留置与处理：）施工缝的留置与处理：5）混凝土结构；）混凝土结构；6）二次衬砌有害裂缝的处理；）二次衬砌有害裂缝的处理；7）养护：混凝土养护期不得少于）

25、养护：混凝土养护期不得少于7d，防水混凝土，防水混凝土不得少于不得少于14d。 二次衬砌二次衬砌第三节第三节 盾构区间附属结构施工盾构区间附属结构施工3.1 联络通道施工联络通道施工3.1 联络通道施工联络通道施工1）施工方法：）施工方法：“隧道内水平冻结加固土体、隧道隧道内水平冻结加固土体、隧道内矿山法开挖构筑内矿山法开挖构筑”的全隧道内施工方案。的全隧道内施工方案。2）技术要点：）技术要点：3）施工流程：冻结孔施工、冻结施工和开挖构筑）施工流程：冻结孔施工、冻结施工和开挖构筑物施工；物施工；4）冻结加固设计：冻结帷幕的设计要求，冻结孔）冻结加固设计：冻结帷幕的设计要求，冻结孔布置，测温孔布置，卸压孔布置，制冷设计；布置，测温孔布置，卸压孔布置，制冷设计；3.1 联络通道施工联络通道施工5）准备工作：设备吊运及管线铺设，螺栓复紧）准备工作：设备吊运及管线铺设，螺栓复紧6）冻结孔施工：冻结孔施工顺序、冻结孔的定位）冻结孔施工：冻结孔施工顺序、冻结孔的定位，冻结孔开孔及孔口密封装